EA211發(fā)動(dòng)機(jī)的幾點(diǎn)目標(biāo):
·油耗及CO2排放降低10%到20%
·發(fā)動(dòng)機(jī)重量降低至多30%
·通過緊湊性結(jié)構(gòu),縮短整車前懸架長(zhǎng)度
·滿足未來(lái)更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)
·通過模塊化結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的生產(chǎn),并統(tǒng)一大眾汽車集團(tuán)范圍內(nèi)其他發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置
EA211 1.4TSI 與 EA111 1.4TSI 發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)比
結(jié)構(gòu)緊湊,前部尺寸縮短7%:缸蓋集成排氣歧管,缸體集成機(jī)油尺插管和曲軸箱通風(fēng)通道,附件支架與缸體集成,正時(shí)中段罩蓋集成發(fā)動(dòng)機(jī)懸置。
EA211 1.4TSI 特征參數(shù)
功率:96/110 kW
扭矩:200/250 Nm
排量:1395 cm3
沖程/缸徑:80/74.5 mm
缸心距:82 mm
壓縮比:10.5:1
混合氣:燃油直噴
增壓形式:廢氣渦輪增壓
發(fā)動(dòng)機(jī)重量:ca.106 kg
·鋁合金缸體
·兩段式缸蓋,凸輪軸在罩蓋中
·模塊化結(jié)構(gòu)
·雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)
·節(jié)溫器控制橫流冷卻系統(tǒng)
·增壓空氣水冷技術(shù)
·長(zhǎng)壽命齒形皮帶傳動(dòng)
·可調(diào)式機(jī)油泵
·集成式排氣歧管
缸蓋
?集成排氣歧管
?冷卻液進(jìn)水口在缸蓋,燃燒室冷卻充分,減少爆震可能性
?取消帶有歧管的催化轉(zhuǎn)換器,安裝一個(gè)緊挨著發(fā)動(dòng)機(jī)的主催化轉(zhuǎn)換器
排氣歧管是完全集成在缸蓋上的,并充當(dāng)了廢棄熱量交換器的角色。利用廢氣能量,發(fā)動(dòng)機(jī)在熱運(yùn)轉(zhuǎn)中可迅速被加熱,此外,也有充足的熱量用于汽車供暖,這對(duì)于小型發(fā)動(dòng)機(jī)在冬季的有效運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)意義尤其重大。相反,在全負(fù)荷狀態(tài)下,廢氣可冷卻降溫100K,因此,在高速公路行駛狀態(tài)下的燃油消耗可降低2 l/100km。與傳統(tǒng)的外部歧管相比,廢氣在集成歧管內(nèi)的流動(dòng)路徑得到了明顯的縮短,短時(shí)的管壁熱量損失因此能保持在可接受范圍內(nèi)。
集成排氣歧管的優(yōu)勢(shì):
1、通過排出的氣體使冷卻液加熱更快,預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī),使發(fā)動(dòng)機(jī)可更快地達(dá)到其工作溫度??山档秃挠土?,并且能更迅速地對(duì)車廂內(nèi)進(jìn)行加熱。
2.由于排氣側(cè)壁表面擴(kuò)展至催化轉(zhuǎn)換器的面積減小,因此排氣在預(yù)熱階段不能釋放出足夠的熱量,催化轉(zhuǎn)換器可更快速地升溫至其工作溫度。
3.冷卻水進(jìn)水口布置在缸蓋上,燃燒室冷卻充分,減小爆震風(fēng)險(xiǎn),提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比從而提升了燃油使用效率。
4.若系統(tǒng)在全負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行工作,冷卻液溫度將繼續(xù)降低,從而擴(kuò)大了發(fā)動(dòng)機(jī)在氧傳感器空氣系數(shù)λ= 1 時(shí)的工作溫度范圍,降低了耗油量和廢氣排放量。
可變配氣相位調(diào)節(jié)
在110Kw的發(fā)動(dòng)機(jī)上裝備進(jìn)/排氣相位調(diào)整機(jī)構(gòu)
進(jìn)氣相位調(diào)整角度:50°曲軸轉(zhuǎn)角
排氣相位調(diào)整角度:40°曲軸轉(zhuǎn)角
三段式正時(shí)齒帶罩蓋:上下塑料護(hù)罩,中段鋁合金材質(zhì)(因其與發(fā)動(dòng)機(jī)支撐元件集成)齒形皮帶使用了一種耐磨的聚四氟乙烯(特富龍)的涂層,齒形皮帶的壽命很高。
正時(shí)鏈條改為正時(shí)皮帶,具有特氟龍涂層,使用壽命可達(dá)30萬(wàn)公里,噪音低。(首次檢查90000公里,之后每30000公里檢查,必要時(shí)更換;德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為首次檢查240000公里,之后每30000公里檢查)
潤(rùn)滑系統(tǒng)
可調(diào)節(jié)機(jī)油泵
機(jī)油壓力調(diào)節(jié)閥N428負(fù)責(zé)將機(jī)油壓力加載到可調(diào)式機(jī)油泵的調(diào)節(jié)活塞上。該閥位于缸體的背面(發(fā)動(dòng)機(jī)熱的一側(cè)),由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元來(lái)操控。在較低轉(zhuǎn)速時(shí),已經(jīng)加載上電壓(15好接線柱)了的機(jī)油壓力調(diào)節(jié)閥N428,由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元給接地了。于是機(jī)油泵就切換到較低壓力級(jí)來(lái)工作了。較低壓力級(jí)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油溫度和其它工作參數(shù)來(lái)切換的。這樣的話,驅(qū)動(dòng)該機(jī)油泵所耗費(fèi)的功率就降低了,也就節(jié)省了燃油。在較高轉(zhuǎn)速或者較高負(fù)荷時(shí)(全負(fù)荷加速),發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623會(huì)使機(jī)油壓力調(diào)節(jié)閥N428斷開接地。于是機(jī)油泵就切換到較高壓力級(jí)來(lái)工作了。在較高壓力級(jí)和較低壓力級(jí),通過讓移動(dòng)單元移動(dòng)來(lái)適配因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變而變動(dòng)了的機(jī)油需求量。機(jī)油泵殼體內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)閥負(fù)責(zé)將機(jī)油壓力調(diào)節(jié)到約3,5bar,這就可保證不管機(jī)油濾清器的負(fù)荷如何,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的機(jī)油壓力都能保持足夠大。這可防止比如在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),機(jī)油壓力猛升而損壞密封件。
冷卻系統(tǒng)
在橫流式冷卻的缸蓋上,冷卻液從進(jìn)氣側(cè)經(jīng)燃燒室流向排氣側(cè)。在排氣側(cè),冷卻液又分成兩部分:排氣歧管的上部和下部。冷卻液流經(jīng)多個(gè)通道并吸收熱量。冷卻液從缸蓋流入冷卻液調(diào)節(jié)器殼體并與剩余的冷卻液混合。
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)如下:
· 在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱運(yùn)行過程中,冷卻液可由廢氣來(lái)加熱,于是發(fā)動(dòng)機(jī)就可很快達(dá)到正常的工作溫度了。這樣也就節(jié)省了燃油,且能使車內(nèi)快速升溫。
·由于排氣側(cè)的壁面?。ㄖ敝链呋瘍艋鳎?,所以在預(yù)熱階段時(shí)廢氣散出去的熱量很少,那么盡管有冷卻液在進(jìn)行冷卻著,催化凈化器也會(huì)很快到達(dá)正常工作溫度。
· 在全負(fù)荷工況時(shí),冷卻液會(huì)被強(qiáng)冷,發(fā)動(dòng)機(jī)就可在一個(gè)很大范圍內(nèi)以λ=1來(lái)工作(這樣油耗和廢氣排放均最佳)。這樣的話,在全負(fù)荷工況時(shí),油耗最多可降低20%(指與外置排氣歧管的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比)。在混合氣過濃時(shí),通過冷卻效果可以實(shí)現(xiàn)部件保護(hù)。
冷卻液調(diào)節(jié)器與冷卻液調(diào)節(jié)器殼體是一體的,直接安裝在缸蓋上。冷卻液調(diào)節(jié)器殼體內(nèi)有兩個(gè)節(jié)溫器,負(fù)責(zé)雙回路冷卻系統(tǒng)的工作。
節(jié)溫器1:在水溫超過87°C時(shí)打開,這就敞開了從散熱器到水泵的通路了。
節(jié)溫器2:在水溫超過103°C時(shí)打開,這就敞開了從缸體到散熱器的已熱起來(lái)的冷卻液的通路了。整個(gè)冷卻循環(huán)管路都打開了。
水泵與冷卻液調(diào)節(jié)器殼體是一體的,整個(gè)這個(gè)模塊用螺栓擰在缸蓋上。使用橡膠密封件(EPDM,即三元乙丙橡膠)來(lái)密封冷卻液通道。一個(gè)密封件在水泵殼體和缸蓋之間,另一個(gè)密封件在水泵和節(jié)溫器殼體之間,水泵通過一個(gè)單獨(dú)的齒形皮帶機(jī)構(gòu)由排氣凸輪軸來(lái)驅(qū)動(dòng)的,這個(gè)齒形皮帶機(jī)構(gòu) 安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出側(cè),是免保養(yǎng)的。但是要是更換了水泵的話,那么也必須更換這個(gè)齒形皮帶機(jī)構(gòu)。在拆卸和張緊齒形皮帶前,一定要注意維修手冊(cè)中的相關(guān)說(shuō)明。只有正確張緊的齒形皮帶,才能保證水泵正常工作。
增壓空氣冷卻
增壓空氣冷卻系統(tǒng)的冷卻循環(huán),是由冷卻液續(xù)動(dòng)泵V51來(lái)驅(qū)動(dòng)的。廢氣渦輪增壓器也是接在了這個(gè)所謂的低溫冷卻循環(huán)中了。這個(gè)循環(huán)應(yīng)該看成是獨(dú)立的,它只與膨脹罐相聯(lián),通
過節(jié)流閥和止回閥來(lái)分隔的。通過這個(gè)分隔,與主散熱系統(tǒng)的溫差可高達(dá)100°C。冷卻液續(xù)動(dòng)泵V51由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元借助于PWM-信號(hào)來(lái)操控。冷卻液續(xù)動(dòng)泵V51一直以100%占空比在工作著,其接通和關(guān)閉時(shí)通過特性曲線計(jì)算來(lái)的。為此,在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),會(huì)用到發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、增壓空氣冷卻器前、后的增壓空氣溫度來(lái)作為最重要的計(jì)算量。
關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,在某些情況下(最高車速或者山路、外界溫度高),會(huì)因積熱效應(yīng)而導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)開鍋。因此在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,該泵會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的特性曲線再繼續(xù)工作一段時(shí)間。特性曲線計(jì)算要用到一個(gè)模型,這個(gè)模型是計(jì)算廢氣溫度的。該溫度就是廢氣渦輪增壓器殼體溫度值。在冷卻液續(xù)動(dòng)泵V51工作時(shí),電動(dòng)散熱器風(fēng)扇也同時(shí)激活
曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)-油氣分離裝置
連接管(接進(jìn)氣歧管模塊)直徑經(jīng)過校準(zhǔn),這個(gè)校準(zhǔn)是限制流量的。這樣就可省去壓力調(diào)節(jié)閥了。
曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)-壓力補(bǔ)償
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的真空(負(fù)壓)足夠大時(shí),新鮮空氣就從空氣濾清器的凈化側(cè)被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi),這些空氣經(jīng)曲軸箱通風(fēng)裝置與燃燒的竄氣一同被送走
為此,在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的真空非常小時(shí),止回閥應(yīng)該打開,反之亦然,以防止空氣過濾元件被機(jī)油霧所污染
發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 G28
根據(jù)這個(gè)信號(hào),來(lái)確定計(jì)算出的噴油時(shí)刻點(diǎn)、噴油持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度和點(diǎn)火時(shí)刻點(diǎn)。另外,該信號(hào)還用于凸輪軸調(diào)節(jié)
冷卻液循環(huán)繼動(dòng)泵 V188
將冷卻液從散熱器送到增壓空氣冷卻器和渦輪增壓器,冷卻增壓空氣和增壓器
機(jī)油壓力開關(guān) F378
在達(dá)到較低機(jī)油壓力時(shí)此開關(guān)閉合。若開關(guān)失效,則會(huì)存儲(chǔ)故障碼并且儀表中機(jī)油壓力警報(bào)燈亮起
機(jī)油壓力開關(guān) F22
在機(jī)油壓力較高時(shí)開關(guān)閉合。若此開關(guān)失效,則發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被限制為4000轉(zhuǎn)/分,儀表EPC警示燈亮起
燃油供應(yīng)
系統(tǒng)內(nèi)控制在高油壓狀態(tài),怠速:140巴;加速時(shí)達(dá)到200BAR;泄壓壓力230BAR。
若N276、G247出現(xiàn)故障,則系統(tǒng)內(nèi)燃油壓力下降到7BAR,發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速受到限制,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)聲音變化不大。
燃燒室內(nèi)的最大噴油壓力提升至200bar,該噴油壓力是使用日本日立公司最新型高壓燃油泵來(lái)產(chǎn)生的。工作壓力在最低100bar(發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí))和200bar(轉(zhuǎn)速約為6000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí))之間。壓力限制閥是這樣設(shè)計(jì):當(dāng)壓力峰值超過230bar時(shí),該閥會(huì)打開,將燃油泄放到油泵的供油側(cè)。這種新開發(fā)的泵的調(diào)節(jié)策略,與其它新開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)(比如第3代EA888-發(fā)動(dòng)機(jī)系列)上的調(diào)節(jié)策略是一樣的。這種調(diào)節(jié)策略是這樣的:如果中斷了燃油壓力調(diào)節(jié)閥N276的供電,那么就不會(huì)有燃油被送往高壓區(qū)了,發(fā)動(dòng)機(jī)就熄火了。
最新式的五孔噴油嘴是通過優(yōu)質(zhì)鋼制油軌來(lái)獲得供油的。這樣的話,在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi),最多可實(shí)現(xiàn)三次單獨(dú)的極其精確的噴油。
渦輪增壓器
EA211 1.4 TSI 110kw發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩優(yōu)化了25%,當(dāng)負(fù)載增加到1500rpm/min時(shí),2.5秒就能達(dá)到目標(biāo)扭矩
·N75電磁閥進(jìn)行增壓壓力調(diào)控,電磁閥安裝在增壓器上
·取消了N249空氣循環(huán)閥
·優(yōu)化設(shè)計(jì),重量減輕2Kg
·V型夾連接,更加緊湊
·更短的葉輪直徑,更小的慣性矩
·可承受950攝氏度最高排氣溫度
為減小進(jìn)氣波動(dòng)造成的噪音,在進(jìn)氣管部分進(jìn)行了更改,添加了降低噪音的結(jié)構(gòu)
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